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C「带坏了」多少程序语言的设计?

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“带坏了”多少程序语言的设计?这是一个很有意思,也很有深度的问题。如果我们站在历史的角度去审视,会发现 C 语言,这个诞生于上世纪七十年代初的语言,以一种近乎霸道的方式,深刻地影响了后来几乎所有主流的程序语言。当然,“带坏了”这个词用得有点主观,更多的是一种比喻,说明 C 的某些设计哲学、某些特性,在被后来的语言学习和借鉴的过程中,也像一种基因一样被传递,有时是好的继承,有时却也带来了些许“副作用”。

要说具体“带坏”了多少,这实在是一个难以量化的概念。但我们可以从几个关键的方面来拆解 C 的影响,看看它的设计哲学是如何渗透到后来的语言中,以及这种渗透带来了什么。

1. 对内存管理的原始粗暴:指针的自由与危险

C 最为人称道也最受争议的特性之一,就是它提供了强大的指针操作。指针允许程序员直接访问和操作内存地址,这赋予了 C 极高的效率和灵活性,是其在系统编程领域占据统治地位的基石。

后来的继承者们: 大量的语言,尤其是那些需要高性能的系统级语言,如 C++、Rust、Go,都或多或少地继承了指针的概念。C++ 几乎是 C 的一个超集,自然也包含了指针。Rust 为了解决 C 的内存安全问题,引入了所有权和借用检查器,但其底层仍然是对内存地址的精细控制,与 C 的指针思想一脉相承。Go 的 goroutine 和 channels 背后也有对内存的并发访问和管理,虽然它屏蔽了原始的指针暴露,但其内存模型的设计显然是受到了 C 效率考量的影响。
“带坏”的地方: 然而,指针带来的“自由”也是一把双刃剑。野指针、空指针解引用、内存泄漏、缓冲区溢出等问题,是 C 语言中最臭名昭著的缺陷,也是导致程序崩溃和安全漏洞的根源。许多后来的语言,为了避免这些问题,选择“封印”指针,或者提供更高级的抽象。例如 Java 和 Python 就完全屏蔽了原始指针,转而使用引用和对象模型。但即便如此,这些语言的虚拟机或运行时环境,其底层实现往往是用 C 或 C++ 完成的,所以 C 的内存管理哲学,依然是以一种“幕后英雄”的方式存在着。可以说,C 的设计,让开发者必须承担起内存管理的重责,这在某种程度上“逼迫”了后续语言设计者去思考如何“减轻”这种负担,或是提供更安全的替代方案。

2. 对抽象的“吝啬”:过程式编程的骨架

C 语言的设计理念是简洁、高效,它更倾向于提供最基本的语言构造块,让程序员自己去组合和构建。它没有面向对象的三大特性(封装、继承、多态),也没有垃圾回收机制,更没有复杂的类型系统。

后来的继承者们: 很多后来的语言,特别是脚本语言如 Python、Ruby,以及一些现代系统语言如 Go,都深受 C 的过程式编程思想影响。它们的函数是第一公民,程序的组织结构也常常是围绕着一系列函数和数据结构展开的。即使是 C++ 这样的巨头,在引入面向对象后,其底层仍然是 C 的过程式内核。
“带坏”的地方: C 的这种“朴素”在早期是优点,但在软件复杂度日益增长的今天,缺乏高级抽象就显得力不从心。大量的重复代码、难以维护的逻辑,以及对“全局状态”的依赖,都可能成为大型项目开发的瓶颈。后来的语言,如 Smalltalk、Java、C 等,正是看到了 C 的不足,才大力拥抱面向对象和更丰富的抽象机制,试图解决软件的可维护性和可扩展性问题。但 C 的简洁性,也像一种“原教旨”,让很多追求极致性能和底层控制的开发者,仍然愿意回归 C 的简洁世界。所以,可以说 C 的“吝啬”也“鼓励”了后来的语言去探索更高级的抽象,但同时,它的简洁性也为一些开发者提供了一个不被过多概念“绑架”的自由空间。

3. 对可移植性的妥协:硬件的贴近与操作系统的依赖

C 的设计与硬件和操作系统紧密相关。它的基本数据类型(如 `int`、`char`)的大小和行为在不同的平台上可能有所差异。这种设计是为了让 C 能够高效地映射到机器指令,实现底层控制。

后来的继承者们: 许多语言,尤其是系统编程语言,都继承了这种与硬件和操作系统紧密联系的设计哲学。例如,Linux 内核大量使用 C 语言编写,而 Linux 本身就是一个高度依赖硬件的操作系统。
“带坏”的地方: 这种设计,虽然带来了效率,但也牺牲了一部分可移植性。同一个 C 程序在不同的操作系统或架构上,可能需要进行修改才能正常运行。这促使了像 Java 这样的语言,以“一次编写,到处运行”为目标,通过虚拟机屏蔽了底层硬件和操作系统的差异。然而,即使是 Java,其 JVM 本身也是用 C/C++ 实现的,所以 C 的基因依然存在。可以说,C 的设计在追求效率的同时,也让后来的语言不得不思考如何更好地实现跨平台,或者在跨平台和底层控制之间做出权衡。

4. 简洁的语法与表达式:简洁的背后是严谨的约定

C 的语法非常简洁,它依赖于大量的运算符和表达式来组合逻辑。例如,`a = b++ + ++c;` 这种代码,其执行顺序依赖于 C 的运算符优先级和结合性规则。

后来的继承者们: 很多类 C 语法风格的语言,如 C++、Java、C、JavaScript、PHP 等,都继承了这种简洁的表达式风格。
“带坏”的地方: C 的简洁语法在带来代码紧凑性的同时,也隐藏了一些潜在的陷阱。运算符的优先级和求值顺序的理解不透彻,很容易导致逻辑错误。虽然很多后来的语言在语法上有所改进,例如 JavaScript 在某些方面引入了更明确的求值顺序,但 C 的这种“表达式至上”的风格,无疑对后来的语言设计者产生了一种“风格导向”。有时这种风格被很好地沿用和优化,例如 Python 的列表推导式;有时则可能因为过于依赖开发者的记忆和习惯,而成为隐患。

总结一下,“带坏”了多少?

我认为,C 语言并没有真正“带坏”任何程序语言,因为它本身的设计非常精妙且成功,为后来的语言提供了宝贵的经验和教训。它的“带坏”,更多的是一种 启示和推动力。

它 启示 了后来的语言设计师,让他们看到了极致性能的可能性,也看到了原始内存管理的弊端。
它 推动 了后来的语言去探索更高级的抽象、更安全的内存管理模型、更友好的开发体验。

可以说,没有 C 语言,就没有后来的 C++ 的面向对象扩展,就没有 Java 的虚拟机和垃圾回收,就没有 Python 的易用性和简洁,甚至连 Rust 对内存安全的创新,也是在对 C 式内存问题的深刻反思中诞生的。

C 语言像一个“先驱”,它开辟了一条道路,这条道路非常有效率,但也布满了荆棘。后来的语言,要么选择沿着这条道路继续前行,并想方设法“铺平”道路(例如 C++),要么选择开辟新的道路,但仍然要借鉴 C 的成功经验(例如 Python 的易用性和 Go 的并发模型)。

所以,与其说 C 语言“带坏”了多少语言,不如说 C 语言以其强大的生命力,以一种 “优良基因”与“潜在风险”并存 的方式,深刻地 重塑了 程序语言设计的版图。它的影响是如此深远,以至于你很难找到一门主流的程序语言,能够完全摆脱它的影子。它是一种烙印,一种遗产,在计算机科学的星空中,C 语言依旧是一颗璀璨却也时而令人警醒的星辰。

网友意见

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希望回答者不要局限于 C 本身,尽量提及下受其影响的其他语言。

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